IA Desenvolve um Nanomaterial de Carbono Ultraleve com a Resistência do Aço.

Um algoritmo de aprendizado de máquina foi usado para otimizar materiais nanoarquitetados pela primeira vez, resultando em um material surpreendentemente forte e leve DALL-E

Ao alavancar o aprendizado de máquina, uma equipe de pesquisa canadense desenvolveu nanolattices de carbono de ultra-alta resistência que rivalizam com a resistência do aço carbono, permanecendo tão leves quanto o isopor.

No mês passado, a equipe enfatizou que a IA havia, pela primeira vez, otimizado materiais nanoarquitetados. Peter Serles, da Universidade de Toronto, coautor do estudo publicado na Advanced Materials, enfatizou a capacidade da IA ​​de ir além da replicação de designs existentes. “Ela não apenas imitou geometrias bem-sucedidas a partir dos dados de treinamento”, explicou ele. “Ela aprendeu quais modificações melhoraram as formas e quais não, permitindo prever geometrias de treliça inteiramente novas.”

Close-ups dos desenhos de rede de nanomateriais de um microscópio eletrônico de varredura de emissão de campo Universidade de Toronto

O design de nanomateriais envolve organizar átomos ou moléculas com precisão, semelhante à montagem de pequenas estruturas de LEGO. Suas dimensões em nanoescala geralmente lhes dão propriedades únicas. Esses materiais assumem a forma de treliças — estruturas tridimensionais ordenadas e repetidas que influenciam suas características físicas, químicas e eletrônicas.

Design Orientado por IA e Técnicas Avançadas de Fabricação

Este Nanoscribe Photonic Professional GT2 pode imprimir protótipos de materiais em nanoescala e é tão caro quanto você pode esperar Nanoscribe

Trabalhando com pesquisadores na Coreia do Sul, a equipe aplicou um algoritmo de aprendizado de máquina de otimização bayesiana multiobjetivo para prever as melhores geometrias de rede. O objetivo era melhorar a distribuição de tensões e melhorar a relação resistência-peso do material. Para dar vida a esses designs, eles usaram uma impressora 3D de polimerização de dois fótons, especificamente a Nanoscribe Photonic Professional GT2 de alta resolução — uma máquina avançada que custa centenas de milhares de dólares.

As nanolattices resultantes provaram ser notavelmente fortes, suportando cinco vezes mais tensões do que o titânio, permanecendo leves. Essa inovação abre as portas para aplicações na fabricação aeroespacial. De acordo com Serles, a substituição de componentes de titânio em aeronaves por esse material pode economizar aproximadamente 80 litros de combustível por ano para cada quilo trocado.

Uma nanolattice de carbono ultraleve consistindo de 18,75 milhões de células de rede apoiadas em uma bolha Universidade de Toronto

Olhando para o futuro, a equipe pretende forçar os limites ainda mais, criando materiais ainda mais fortes e menos densos. Eles também estão explorando métodos de fabricação com boa relação custo-benefício para tornar a produção em larga escala viável.

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